JP2016522096A - 金属または複合材料のブロックの切削により得られる板または部品の組 - Google Patents

Abstract

本発明は、平面（５）のまわりに伸長する金属または複合材料のブロック（４，４''，４'''，３５）を切削することにより得られる、上面（７，３３）を有する第１の板（２，１２，２１，４１）または部品および下面（８）を有する第２の板または部品（３，１３，２２）を含む板（２，３；１２，１３；２１，２２；４１）または部品の組（１）に関する。第１の板（２，１２，２１，４１）または部品の上面（７，３３）は、少なくとも２本の湾曲するまたは前記平面（５）に関する傾きが変化する線を有する表面（７，３３０）を有し、第２の板（３，１３，２２）または部品の下面（８）は、向かい合う第１の板（２，１２，２１，４１）の上面（７，３３）を、ブロック（４，３５）の切削線（３４）の高さに対応しておおよそ一定の高さで、補完する形状を有する表面を有する。

Description

本発明は、金属または複合材料のブロックの切削により得られる板または部品の組に関する。

限定されないが、特に、複雑な切出しの機械構成部品、つまり複雑な形状および／または表面および高硬度、すなわち、３０を超えるロックウェル硬度を有しているものを意味する構成部品の粗切削の分野において、重要な用途を見出す。したがって、金属（特に、アルミニウム、チタン、鋼鉄）または複合材料（特に、熱硬化性または熱可塑性マトリクスと炭素繊維を含む）から作られる完成間近の粗成形品を供与し、例として、航空業界で使用できる。

より具体的には、金属から成る機械構成部品を製造する場合は、例として、鋳造品等の未加工品と呼ばれる材料のブロックから開始することは、公知の慣行であり、次にこの方法で所望の部品の粗成形品（半完成品）を得るためにそれを機械加工する。粗成形品は、次に研磨されて最終製品を形成する。

得られた粗成形品が所望の最終形状に近いほど、部品の再加工の必要性が低下し、材料の切削屑が減少する。

そのために、未加工品から正確に製造されて、部品の所望の最終形状に可能な限り近い、複雑な形状を有する成形品の組が必要になり、これにより、後続の工程数および材料の損失を制限することが可能になる。

決定された経路に沿って切削するのに好適な板のこぎりまたはチェーンのこぎり装置は、既知である。

しかし、これらの装置は、一方では、直線的な経路ののこぎり掛けに関し、他方では、例えば木材などの軟質および／または繊維質材料の切削に関する。

これらは、その上、複雑な経路を可能としない。

丸のこぎり刃を用いて切削することにより得られる相補的形状の２つの部品の組も、公知である（独国特許第２０ ２００４ ００７ １４８）。

このような組は、制限された厚さが必要であり、および／または短い寸法の長さおよび／または幅を有している。

電子放電加工またはワイヤ切削装置、ウォータージェット切削装置またはレーザ切削装置も公知である。

これらの事例では、これらの技術は複雑な形状を機械加工するために使用できるがこの場合でも、これらは、通常の表面（直線母面）および浅い深さ（好ましくは≦３００mm）で構成される必要がある。

本発明は、現在の実務の要求に適合するものとして以前から公知のものよりもより優れ、特に、公知の技術と比較して機械加工時間が節約できる限りにおいて、多数かつ密集している方向の変化を伴う経路を可能とする複雑な形状で切削できる限りにおいて、および、有効寸法の長さおよび／または幅にわたって切削することが可能である限りにおいて、よりすぐれた切削により得られる２枚の板または部品の組を提供することを追求する。

ここで、有効寸法とは、６００mm以上であり、例として、１ｍ、１ｍ５０または２ｍまたはさらに長い、切削される部品の寸法（長さ、幅）を意味する。

他方では、部品が切削されるブロックの厚さは、３００mm未満でよく、例として、２００mm未満、例として、１００mm未満であり、限界は所望の部品の厚みおよび切削スロットの大きさである。

本発明は、切削物の形状寸法と形状の制御によって、製造される部品ごとの材料の節約（先行技術と比較して３０％まで）も可能にする。

特にそれは、とりわけ切削システム内の切削部分、すなわち切削挿入部のみでなく、そのガイド部分、すなわちガイドもブロックに連続的に作用することにより、同一の未加工品に数個の複雑な粗形状を重ねるという考えから始まる。

これを行うために、この発明は、平面のまわりに伸長する金属または複合材料のブロックから切削することにより得られる板または部品の組であって、前記の組は上面を有する第１の板または部品および下面を有する第２の板または部品を含み、第１の板または部品の上面は、少なくとも２本の湾曲した線を有する表面を有し、第２の板または部品の下面は、それと向かい合う第１の板の上面を補完する形状の表面を有し、ブロックの切削線の高さに対応する一定の高さを付与または取得することを特徴とする板または部品の組を本質的に提案する。

より詳細には、湾曲した線は、曲線状の部品に関し、ここでは、また、前記の面に対して直交する平面における連続した勾配が変化する線を意味し、輪郭（断面）は、連続する角度、すなわち、一方で同一の側に関して少なくとも二組の２つの対向する角度または湾曲を有する。

換言すると、それは、経路、例として、軸平面に対して直交する平面で少なくとも方向が４回変わる直線経路、および／または少なくとも２つの凹凸を有する切削線を生成すること、および／または、例えば前記直線に関する角度（例えば５°を超える）を形成することを意味する。

高さとは、ブロックの平面に対して垂直である長手方向の平面の寸法を意味する。

このような製造は、複数の切削挿入部を含むチェーンおよびこのチェーンのためのガイドを材料のブロック、すなわち未加工品に導入することにより特に可能であり、そうすることで、以下に、より詳述するように、切削は、徐々に前記ブロックの全体の厚さで進行する。

これを完全に導入することは、切削装置を保持するための側面の配置、および、切削挿入部がチェーンの逃げ面に対して垂直に削り、およびチェーンの決定された経路に沿って削るという事実により可能になり、ブロックの切削、そしてその結果得られる部品の複雑な形状寸法を新規な方法で達成することを可能にする。

有利である態様では、手段は、それだけではなく、および／または同様に、一つおよび／またはもう一つの以下の配置を有する：
− 上面の表面は、少なくとも３箇所の勾配の変化を有してリブまたは凹部を形成する；
− 勾配変化角度は９０°である；
− 第１の板の上面は、少なくとも部分的に、曲線状の横方向の輪郭を有する；
− 経路は、少なくとも部分的に、正弦曲線状の形状である；
− 板または部品の長さは、３００mm以上である。

部品を長さ（深さ）６００mm以上、例えば３ｍ超、例えば５ｍ超で、および／または、部品および／またはブロックの幅を６００mm超、例えば１ｍ超で切削すると、得られる部品または板は、そのような寸法を有する；
− 組の厚さは、３００mm未満である；
− 互いに向かい合う２つの表面、すなわち、上表面および下表面は、切削線の高さに対応する一定の幅のガイド内に、前記平面に関する少なくとも１本の勾配が変化する線を有する前記表面を付与するように決定される経路に沿って摺動自在に取り付けられる、終端の無いチェーンを用いて切削される；
− ブロックは、決定された経路に沿って、前記経路を形成するガイド内に摺動自在に取り付けられた終端の無いチェーンを用いて切削され、前記チェーンは、長手方向軸平面に関して対称であり、突出する切削端部を有する少なくとも一つの切削挿入部を一つの外側逃げ面上に含むリンクの集合として形成され、前記切削は、前記逃げ面に対して垂直な方向になされる；
− 上面の表面上の点の座標（ｘ_１（ｔ）およびｙ_１（ｔ））および下面の表面上の点の座標（ｘ_２（ｔ）およびｙ_２（ｔ））は、以下のように定義され：

式中、ｘ_０およびｙ_０は、基準枠Ｏｉ，Ｏｊ内の経路の点Ｍ（ｘ_０，ｙ_０）の座標であり、

になり、
２ｅは、ブロック内の切削線の高さである。

一つの有利である態様では、この組は、一方が他方の内部に重ねられ、決定された厚さのブロックから得られる対応する２枚の板または部品を含む。

有利なことに、この組は、２個を超える部品、例えば３個または５個の部品を含む。

本発明は、非限定の例として以降に与えられたいくつかの実施形態に関する以下の説明を読むことで、よりよく理解される。

説明は、添付の図面を参照する：

本発明の実施形態の部品の組の斜視図である。 本発明の実施形態の部品の組の斜視図である。 本発明の板または部品の組の別の実施形態の模式断面図である。 本発明の実施形態の部品の組の斜視図である。 本発明の装置を用いて切削したブロックの一例の模式斜視図であり、本説明に関連して使用されているブロックの長さ、幅および厚さの寸法も特定している。 経路のパラメータを画定するための、図４Ａ中の切削の決定された経路を示す。 本発明の一つの実施形態の部品の組を切削するための切削装置の模式斜視描写である。 図５の切削装置のチェーンを含むガイドの一部の斜視図である。 本発明の組を得るために使用できる別のタイプのブロック切削装置を概略的に示し、チェーンのそれと共線である軸を中心とする方向の可能な変化を示す。

図１は、航空機構造物または航空宇宙産業または自動車分野の部品の製造に関連して従来から採用されていた組成物の金属または複合材料から成る（例として、炭素繊維を含む熱硬化性樹脂から成る）平行六面体ブロック４の切削により得られる２枚の板２，３の組１を示し、図５から７を参照して、以降に、より詳述される切削チェーンを含む装置６（図５参照）によって切削される平面５（一点鎖線）のまわりに伸長する。

ブロック４は、長さＬ、幅ｌおよび厚さＥ（図４Ａも参照）の金属または複合材料から成る。

板の長さＬおよび／または幅ｌは、３００mmより長く、例えば６００mmである。

ブロック４の全体１の厚さＥ（または高さ）は、３００mm未満、例えば２５０mm未満または１００mm未満である。

この態様によって、板２の上面７および板３の下面８である、互いに向かい合う２つの表面は、切削ラインの高さに対応する一定幅のガイド１０内、および平面５に関して少なくとも１本の勾配変化線１１を有する前記表面を付与するように決定された経路内に、摺動自在に取り付けられた終端の無いチェーン９（図５、６参照）を用いて切削される。

下面８は、第１の板２の上面７を補完する形状であり、したがって、板２，３は、ブロック４を一定の高さ２ｅ（図４Ｂ参照）で切削することによって得られる。

切削の終りに、板２，３は、このように互いに距離を取って重ねられ、上面７および下面８は、平行に向かい合うが線１１から始まり、平面５に対して垂直な段差を有する。

したがって、勾配の変化は、ここでは二重の変化であり、面７に直交する平面によって決定された高さで実質的に具現化される。

以下の記載で、類似および／または同一の要素を示すために、符号に同一の参照番号を用いる。

図２は、２つの部品１２，１３、すなわち、基板１２およびこのように形成された凹部に挿入される小さな平行六面体板１３からなる別の実施形態を示し、この凹部は、例えば有底凹部である。

この場合、図７を参照して記載されるような装置を用いて、ブロック１３を取り外すシャベルのように用いられて、溝１４が作成される。

図２Ａの詳細な実施形態では、ブロックから出てきて次にブロックに再度入るチェーンを用いてブロック４''から切削され、したがって、台状域１８をブロック４''の上面１８’に有する第１の下部板１５が概略的に断面で描写される。

この配置では、第１の板１５に相補的な数個の別々の上部部品１９，２０を得ることが可能になり、同一の基盤ブロック４''から得られる。

図３は、本発明の別の実施形態を示す。ブロック４'''から始まり、数本の湾曲する線、この場合は、平行線２３，２４，２５，２６，２７，２８に対して直交する勾配変化経路または段差を有する、相補的に向かい合う表面を有する２枚の板２１，２２が得られる。

この結果、これにより、長手方向に伸びる２つの補強リブ２９および３０を有する下部部品２１およびそれらに向かい合う凹部を補完するリブ３１および３２を有する上部部品２１が得られる。

したがって、換言すると、ここで上面の表面３３は、少なくとも３つの勾配の変化を有しており、リブ２９，３０，３１および３２およびそれらの相補的な凹部を対応する面上に形成する。

図１および図３の実施形態では、ブロック４および４'''の切削は、それぞれ横方向および長手方向（すなわち、一方は幅ｌの方向であり、他方は長さＬの方向である）に行われる。

正弦曲線型の曲線３６に沿っている、ブロック３５内の切削経路の別の実施形態は、図４Ａおよび図４Ｂに描写されている。

上面の表面上の点の座標（ｘ_１（ｔ）およびｙ_１（ｔ））および下面の表面上の点の座標（ｘ_２（ｔ）およびｙ_２（ｔ））は、以下のように定義され：

式中、ｘ_０およびｙ_０は、基準枠Ｏｉ，Ｏｊ内の経路の点Ｍ（ｘ_０，ｙ_０）の座標であり、

になり、
２ｅは、ブロック内の切削線の高さである。

換言すると、幅２ｅの切削線３６の経路３４は、上記で与えられる式によって曲線３７および３８（２ｅだけ離れている）を画定する。また、切削は、切削の中立軸であり、また、経路３４と一致する曲線３９を中心としている。

図４Ａおよび図４Ｂでは、経路３４は、正弦曲線状または実質的に正弦曲線状の形状であるため、数カ所の湾曲点Ｉを有している。

互いに重なっており、曲線状の横方向の輪郭に沿って切削高さを付与または取得する板４０および４１は、このようにブロック３５から得られる。

図５は、ブロック３５から部品の組を切削するための切削装置６を示す（図４Ａおよび図５の一点鎖線を参照）。

装置６は、全てが支持キャリッジ４３によって支えられる、例として、電動であるギアモータ装置（図示せず）により回転する回転円形ギア４２によって片側で駆動される終端の無いチェーン９およびガイド板４６の表面４５と連携してシステムの並進運動を提供する回転要素４４を含み、チェーン９は、誘導輪であってもなくてもよく、チェーンを離して保持する２つのピニオン（図示せず）により戻る。

モータは、選ばれたパラメータ（切削速度、供給等）で切削するように、それ自体公知の方法で、コントローラ（図示せず）によって制御される。

装置６は、この組を支持する支持構造４７およびチェーン９の張力、その摩耗の速度および／または程度等を測定する、この場合でもそれ自体公知である測定手段も含み、測定では、コントローラの作動はスレーブとなる。

図６を参照して、装置６は、決定された経路に沿ったガイド１０を含み、これは、例えば図４Ｂに描写するような曲線３９である。

このように、ブロック３５は、決定された経路３５に沿って（前記経路３４を形成する）ガイド１０内に摺動自在に取り付けられた終端の無いチェーン９を用いて切削され、チェーン９は、長手方向軸平面５に関して対称であり、突出する切削端部５１を有する少なくとも一つの切削挿入部５０を、一つの外側逃げ面上に含むリンク４８，４９の集合から形成され、前記切削は、前記逃げ面に対して垂直な方向になされる。

この図６を参照してより詳細に記載される、本発明の組を得るために使用できるガイドおよびチェーンの実施形態では、ガイド１０は、チェーン９が通過する長手方向のチャンバ５２を含む。

チャンバは、覆いを形成する。覆いは、決定された幅Ｈであり、挿入部５０は、Ｈよりも大きい切削線３６の幅２ｅで切削を行うように位置されている。

チャンバ５２には、長手方向スロット５４を画定するために通しで穴があけられた外側壁５３が片側に提供されている。

その部品であるチェーン９は、チェーン９に沿って均一に配置された数枚の外側ガイド板５５を含む。外側ガイド板５５は、穴が空いた外側壁５３の外面上のスロット５４の側部５７に沿って擦り合わせる（回転する）ように設計された周辺端部５６を有する。

より具体的には、チェーン９の各関節式リンク４８，４９は、リンク板６０によって共に接合された２つの平行ピン５８，５９から形成され、外側ガイド板５５は、２つの隣接するピンを接続するこれらのリンク板の何枚かを形成する。

ここでより詳細に記載される態様では、チャンバ５２は、２つの長手方向リブ５３，５４、すなわち、チェーンのリンクの間のリンクピン５８，５９上で回転するまたは擦り合わせるように設計された内部中央第一リブ５３、および第１リブ５３と向かい合う第２リブ５４を含み、第１と第２のリブとの間で直交する距離は、Ｄ（ピンの直径）＋ｄに等しく、式中ｄ≦０．５mm、例えば＜０．１mmである。

図７を参照し、上記のようにチェーン９を用いると、板またはブロック３５を、複数の角度または方向、特に長手方向、すなわち、チェーン９（矢印６６）の逃げ面に対して垂直な方向で削るのみでなく、（ブロック３５を矢印６９の方向で削る）前記チェーンの長手方向軸６８に関して（チェーンおよびそのガイド１０を旋回運動することにより）バケットローダのように回転（矢印６７）することでも、切削することが可能になる。

軸６８に対して垂直な軸７１を中心とする回転（矢印７０）は、他の角度で削ることも可能にする。

図５から図７の切削装置６を用いる、図１の板の組１の製造を以下に記載する。

製造される部品に対応する金属または複合材料のブロック４を選び、コントローラを使用して行われる切削をプログラムする。

ガイド１０は、製造に必要なパラメータによって選ばれ、例えば、切り離し可能および取り外し可能に設計することができ、異なる幅の切削線３６の厚さ２ｅを、例として、１cm〜２cmにすることができる。

次に、ブロック４を、切削装置６と向かい合うように置く。次に、それ自体公知の方法で切削が実施され、チェーン９の潤滑は、例として、液体潤滑剤をガイドの様々な注入点に注入することによって常に実施され、注入点は、このガイドに沿って均等に分布する。

次に、ブロック４が供給されてのこぎりに押し付けられる、または、一方、補強材としても役立つ支持体（図示せず）上に、あらかじめそれ自体公知である方法で固定されている加工物上を、装置６自体が移動する。

次に、ガイド１０および切削挿入部は、ブロック４に面して徐々に押され、少しずつ上部および下部の部品２および３に分離されていき、ここでチェーン９は、ブロック４の横方向に押される。例えば、図３に示される種類の板の製造において、この場合、のこぎりは板２１，２２の長手方向に動く。

のこぎりが徐々に切削するにつれて、（例えば、チップブレーカにより）切り屑が除去される。

さらに、板２および３は、後ほど取り外すことができるように、それ自体公知である方法で徐々にしっかりと捕捉および保持される。

したがって、非常に似た形状の２つの板２，３を非常に少ない材料および／または金属の損失、すなわち、切削線２ｅの厚さ分のみの損失で得ることが可能である。

次に、最終的な機械加工形状に非常に近いこれらの重ねられた部品は、過度の困難を伴わずに仕上げることができる。

言うまでもなく、上記から付随的に明らかなように、本発明は、より詳細に記載した実施形態に限定されるものではない。これに反して、その全ての代替形態、特に、この組１が同時に切削される２つを超える部品２，３，１２，１３，２１，２２，４０，４１、例として、互いに重ねられた３つの部品またはさらに４つの部品を含むものを包含し、この場合、切削挿入物およびそれらのガイドは、それに応じて構成される。

したがって、１つの実施形態では、切削チェーン９の経路は、ブロック４'''，３５から、１回以上（下部部品または板に加えて部品が存在する場合は、何回も）出てきて、それに戻る。

Claims (10)

1. 平面（５）のまわりに伸長する金属または複合材料のブロック（４，４''，４'''，３５）から切削することにより得られる板（２，３；１２，１３；２１，２２；４０，４１）または部品の組（１）であって、前記組は上面（７，３３）を有する第１の板（２，１２，２１，４０）または部品および下面（８）を有する第２の板（３，１３，２２，４１）または部品を含み、第１の板（２，１２，２１，４０）または部品の上面（７，３３）は少なくとも２本の湾曲する、または平面（５）に関する勾配が変化する線を有する表面（７，３３）を有し、第２の板（３，１３，２２，４１）または部品の下面（８）はそれと向かい合う第１の板（２，１２，２１，４０）の上面（７，３３）を補完する形状の表面を有し、ブロック（４，４''，４'''，３５）の切削線（３４）の高さに対応する一定の高さを付与または得ることを特徴とする板または部品の組。
2. 上面（７，３３）の表面が少なくとも３つの勾配（１１，２３，２４，２５，２６，２７，２８）の変化を有して、リブ（２９，３０，３１，３２）または凹部を形成することを特徴とする、請求項１に記載の組。
3. 勾配変化角度（１１，２３，２４，２５，２６，２７，２８）が９０°であることを特徴とする、請求項１または２に記載の組。
4. 第１の板（２，１２，２１，４０）の上面（７，３３）が少なくとも部分的に曲線状の横方向の輪郭を有することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の組。
5. 切削線が少なくとも部分的に正弦曲線状の形状の経路（３４）を辿ることを特徴とする、請求項４に記載の組。
6. 板（２，３；１２，１３；２１，２２；４０，４１）または部品の長さが３００mm以上であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の組。
7. 組（１）の厚さが３００mm未満であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の組。
8. 互いに向き合う２つの表面、すなわち、上面（７，３３）および下面（８）が切削線（３６）の高さに対応する一定の幅を有するガイド（１０）内に、前記平面に関して、勾配（１１，２３，２４，２５，２６，２７，２８）が変化する少なくとも１本の線を有する前記表面に付与するように決定される経路（３４）に沿って摺動自在に取り付けられる終端の無いチェーン（９）を用いて切削されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の組。
9. ブロック（４，４''，４'''，３５）が決定された経路（３４)に沿って前記経路を形成するガイド（１０）内に摺動自在に取り付けられた終端の無いチェーン（９）を用いて切削され、前記チェーン(９)が長手方向軸平面(５)に関して対称であり、突出する切削端部(５１)を有する少なくとも一つの切削挿入物(５０)を一つの外側逃げ面上に含むリンク(４８，４９)の集合として形成され、前記切削が前記逃げ面に対して垂直な方向になされる、請求項８に記載の組。
10. 上面の表面上の点の座標（ｘ_１（ｔ）およびｙ_１（ｔ））および下面の表面上の点の座標（ｘ_２（ｔ）およびｙ_２（ｔ））が以下のように定義され：
    

    

    
    式中、ｘ_０およびｙ_０が基準枠Ｏｉ，Ｏｊ内の経路の点Ｍ（ｘ_０，ｙ_０）の座標であり、
    

    

    
    になり、
    ２ｅがブロック内の切削線の高さであることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の組。

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